Geri Dön

Investigation of the GFPT2 expression in glioblastoma bulk and cancer stem cells and efficacy on macrophage phagocytosis

Glioblastoma bulk ve kanser kök hücrelerinde GFPT2 ekspresyonunun makrofaj fagositozu üzerindeki etkinliğinin araştirilmasi

PDF İndir

  1. Tez No: 903822
  2. Yazar: GAMZE GÜRSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ASUMAN SUNGUROĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Tıbbi Biyoloji, Medical Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kök Hücre ve (Rejeneratif) Yenileyici Tıp Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

Glioblastoma erişkinlerde en sık görülen malign karakterde beyin tümörüdür. Glioblastomanın tedavisi mümkünse cerrahi rezeksiyon sonrası radyoterapi ve kemoterapiden oluşan konvensiyonel tedavilerdir; ancak çoğunlukla ortalama yaşam beklentisi tanı sonrası iki yıldan kısadır. Kök hücre niteliklerine sahip, tümör başlatıcı- glioblastoma kanser kök hücresi olarak adlandırabileceğimiz, kendini yenileme, diferansiye olma ve plastisite özelliği gösteren hücreler kemorezistans ve nükslerde önemli yer tutmaktadır. CD133 glioblastoma da dahil olmak üzere bazı solid tümörlerde kanser kök hücre, tümör başlatıcı hücre belirteci olarak kullanılmakta, kemoterapi ve radyoterapiye dirençte rol oynamaktadır. Glioblastomanın dahil olduğu başka malignitelerde de CD24 rezistans ve dirençten sorumludur. Literatürde CD24'ün monoklonal antikor tedavisi ile bloke edildikten sonrası GBM hücrelerinin tümör ilişkili makrofajlarca fagositozun artması CD24'ü tedavi için yeni bir hedef haline getirmektedir. Heksozamin yolu, fizyolojik koşullar altında amino şekerlerin sentezinde yer alır. İlk olarak, heksozamin yolu'nun ilk ve hız kısıtlayıcı enzimi olan fruktoz-6-fosfat-amidotransferaz (GFPT) tarafından fruktoz-6-fosfat, glukozamin-6-fosfata dönüştürülür. Daha sonra, glukozamin-6-fosfat, diğer ara metabolitlerin oluşumunu takiben uridin difosfat-N-asetil glukozamine (UDP-GlcNAc) dönüştürülür. UDP-GlcNAc, aminoşekerlerin bir öncüsüdür ve glikoproteinler, proteoglikanlar, glikozaminoglikanlar ve düzenleyici proteinlerin post-translasyonel modifikasyonlarının sentezinde yer alır. 2022 yılında, GFPT2'nin meme, kolon kanseri ve lenfomada fagositoz dirençli tümör hücrelerinde aşırı eksprese edildiği ve nişte GFPT2'nin substratı olan glutamin eksikliğine neden olduğu gösterilmiştir. Kanser hücrelerinde GFPT'nin aşırı ekspresyonu, tümör mikroçevresinde bulunan immun hücreler için besin rekabeti oluşturur. Yetersiz enerji sebebiyle makrofajlarda fisyon baskılanır ve kanser hücre klirensi bozulur. Çalışmamız, ilk kez GBM bulk tümör hücrelerinde (WT-U87) ve CD133high CD24hhigh GBM kanser kök hücrelerinde GFPT2 ekspresyonunu incelemiştir. GFPT2 ekspresyonu CD24high GBM hücrelerinde daha yüksek olarak bulunmuştur. Çalışmamızda, azaserin, GFPT2'nin bir inhibitörü, GBM bulk tümör ve kanser kök hücrelerine uygulanmıştır. Azaserin uygulaması sonrası, ekstraselüler ortamda glutamin miktarının artacağını ve bu durumun makrofaj metabolizmasını uyararak fagositozu arttıracağı hipotezine dayanarak, artan makrofaj aktivasyonu ile tümör hücrelerinin ve/veya GBM kök hücrelerinin klirensinin sağlanması amaçlanmıştır. Çalışmamızda azaserin uygulanmış GBM hücrelerinin ve uygulanmamış olanların süpernatanları toplanmış ve bu süpernatanlar M1 ve M2 makrofajlara uygulanmıştır. Kanser hücre süpernatanı ile nişteki glutamin artışı makrofaj polarizasyonunu etkilememiştir. Bunun yanı sıra süpernatan uygulaması sonrası GBM hücrelerinde GFPT2 ekspresyonu incelenmiş ve makrofaj hücrelerinde fisyondan sorumlu olan Drp1 ekspresyonu ve mtDNA miktarı analiz edilmiştir. Drp1 ekspresyonu M1 makrofajlarda M2'lere oranla daha yüksektir ancak mtDNA miktarı en düşük M1 makrofajlarda tespit edilmiştir. Kanser kök hücrelerinin süpernatan uygulaması sonrası sonrası M1 ve M2 makrofajlarda Drp1 ekspresyonu ve supernatan sonrası değişimi farklı özellikteydi. Kanser kök hücre süpernatanı M2 hücrelerinde Drp1 ekspresyonunu artırırken, M1'lerde azaltmakta, azaserin tedavisi ile bu durum M1 makrofajlarda normale dönmüştür. Ayrıca bulk hücre süpernatanı uygulaması ile kanser kök hücre süpernatanı uygulaması sonrası yine Drp1 ekspresyonunda farklılıklar izlenmiştir. M2 hücrelerinde bulk hücre süpernatanı Drp1 ekspresyonunu artırdı ancak M1'lerde ise tersi gözlenmiştir. Azaserin uygulaması sonrası hem M1 hem de M2 makrofajlarda, neredeyse bütün GBM hücre gruplarının süpernatan uygulaması ile mtDNA miktarı artmıştır. Drp1 ile mtDNA miktarı arasında çoğunlukla pozitif yönde korelasyon izlenmiştir. Çalışmamızda, azaserinin GBM hücrelerine uygulanması sonrası fagositoz oranı incelenmiş ve buna ek olarak GBM tedavisinin ana ilacı olan Temozolomid uygulaması ve kombine tedaviler ile fagositoz oranı değerlendirilmiştir. M1 makrofajlar M2'lere oranla daha yüksek fagositoz kapasitesine sahipken, azaserin uygulaması en çok M2 makrofajların CD24high GBM kök hücrelerinin fagositozunda etkili bulunmuştur. Sonuç olarak, kanser kök hücreleri ve tümör bulk hücrelerinin makrofajlar ile olan etkileşimleri farklı olup, aynı zamanda makrofaj subtiplerinin de metabolizmaları farklı olarak etkilenmektedir. Ortamdaki glutamin artışının GBM hücre nişindeki etkisinin incelendiği ilk çalışma olup, nişin kompleks özelliklerinin daha iyi anlaşılabilmesi adına ileri çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Özet (Çeviri)

Glioblastoma (GBM) is the most prevalent and aggressive malignant brain tumor in adults. The treatment of glioblastoma consists of surgical resection followed by radiotherapy and chemotherapy, but the average life expectancy of patients is less than two years. Advances in understanding the molecular pathology and cell signaling pathways of GBM have created opportunities for developing new therapies for newly diagnosed and recurrent cases. Tumors are complex ecosystems with diverse neoplastic cell populations and supportive stroma. Efforts to model this complexity have integrated the tumor microenvironment and explained tumor cell heterogeneity through genetic and epigenetic diversity. The CSC hypothesis highlights a nongenetic aspect of cancer biology, drawing parallels between tumorigenesis and normal tissue processes like development and wound healing, where stem and progenitor cells play crucial roles. Tumor-initiating glioblastoma cancer stem cells, with self-renewal, differentiation, and plasticity, play an essential role in chemoresistance and recurrence of the disease. CD133 is a cancer stem cell and tumor-initiating cell marker in some solid tumors, including glioblastoma, and overexpression of CD133 plays a role in resistance to chemotherapy and radiotherapy. CD24 expression is also responsible for CD24 tumor- resistance in some solid tumors such as GBM. Increased phagocytosis of GBM cells by tumor-associated macrophages after the blockade of CD24 by monoclonal antibody therapy makes CD24 a new target for treatment. The hexosamine pathway is involved in synthesizing amino sugars under physiological conditions. First, fructose-6-phosphate is converted to glucosamine 6-phosphate by fructose-6-phosphate-amidotransferase (GFPT), the first and rate-limiting enzyme of the pathway. Then, glucosamine 6-phosphate is converted to uridine diphosphate-N-acetyl glucosamine (UDP-GlucNAc) following the formation of other intermediate metabolites. UDP-GlucNAc is a precursor of aminosaccharides, and it is involved in synthesizing glycoproteins, proteoglycans, glycosaminoglycans, and post-translational modifications of regulatory proteins. In 2022, a study showed that GFPT2 was overexpressed in phagocytosis-resistant tumor cells in the breast, colon cancer, and lymphoma and caused the lack of glutamine, the substrate of GFPT2, in the niche. Overexpression of GFPT in cancer cells causes cancer cells to create nutrient competition in the tumor microenvironment, and the phagocytosis of cancer cells by macrophages is impaired due to suppression of fission in macrophages suffering from energy limitation. Our study examined GFPT2 expression in GBM bulk tumor cells (U87) and CD133high CD24high GBM stem cells for the first time. GFPT2 expression was higher in CD24high GBM cells. In our study, we applied azaserine, an inhibitor of GFPT2, to GBM bulk tumor and cancer stem cells. We hypothesized that increasing the amount of glutamine in the extracellular environment would help macrophage metabolism stimulate phagocytosis in macrophages and provide tumor cell and/or GBM stem cell clearance. Our study collected applied supernatants from both azaserine-treated and untreated GBM cells, including bulk tumors and stem cells. The increase in glutamine in the niche due to cancer cell supernatant did not affect macrophage polarization. Additionally, GFPT2 expression in GBM cells and the expression of the primary mitochondrial fission protein Drp1 and mtDNA levels in macrophage cells were analyzed after supernatant application. Drp1 expression was higher in M1 macrophages than in M2 macrophages, but the mtDNA amount was lowest in M1 macrophages. After applying cancer stem cell supernatant, Drp1 expression showed opposite changes in M1 and M2 macrophages. Cancer stem cell supernatant increased Drp1 expression in M2 cells while decreasing it in M1 cells, which was reversed with azaserine treatment. Furthermore, differences in Drp1 expression were observed after applying bulk tumor cell supernatant compared to cancer stem cell supernatant. Bulk tumor cell supernatant increased Drp1 expression in M2 cells but decreased it in M1 macrophages. After azaserine treatment, mtDNA levels increased in M1 and M2 macrophages by applying supernatant from almost all of the GBM cell groups. Drp1 and mtDNA levels were generally positively correlated. Our study compared the phagocytosis rate after applying azaserine to GBM cells with Temozolomide, the primary drug for GBM treatment, and combination therapies. M1 macrophages had a higher phagocytic capacity compared to M2 macrophages. Azaserine treatment was most effective in enhancing the phagocytosis of CD24high GBM cells by M2 macrophages. In conclusion, the interactions between cancer stem cells, tumor bulk cells, and macrophages are different, and the metabolism of macrophage subtypes is affected differently. This study is the first to examine the effect of increased glutamine in the GBM cell niche, indicating a need for further research.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    238047

    Fare genomunda bulunan glutamat metabolizması genlerinin cDNA'larının üretilmesi ve in situ hibridizasyonu ile gen ekspresyon analizi

    cDNA?s production of glutamate metabolism genes in mouse genome and analysis of gen expression by in situ hybridization

    MURAT ÇANKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    BiyokimyaAtatürk Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN ÖZDEMİR

  2. Tez No

    473126

    Bazı ekmeklik buğday çeşitlerinde vejetatif periyot, tane dolum periyodu, uyum oranı ve bazı verim özelliklerinin tane verimi ile ilişkilerinin incelenmesi

    Investigation of the relationships between grain yield and vegetative period, grain filling period, harmonization ratio and some yield traits in some bread wheat varieties

    ABDULKADİR TANRIKULU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TEVRİCAN DOKUYUCU

  3. Tez No

    80872

    Tip I diabet hastalarının öz bakım gücünün incelenmesi

    Investigation of the self-care capacity among patients with type I diabetes

    S. BELGÜZAR KARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    HemşirelikHacettepe Üniversitesi

    Hemşirelik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HATİCE FESÇİ

  4. Tez No

    81926

    Üniversite hazırlık kursuna devam eden öğrencilerin yetenek algıları ve ilgilerinin bazı değişkenler açısından incelenmesi

    Investigation of the perception of abilities and interest of the students who attend preparatory course to the university according to some variables

    YEŞİM MÜNEVVER ÇETİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Eğitim ve ÖğretimHacettepe Üniversitesi

    Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YASEMİN AKMAN

  5. Tez No

    82865

    Investigation of the heating effect of MRI on the patients with metallic orthopedic implant materials

    MRG sekanslarının ortopedik implant malzemeli hastalardaki etkileri

    MEHMET SALİH BİLGİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Tıbbi BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÖZKAN

Geri Dön